ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ

ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Минтранса России N ОС-1067-р от 03.12.2003

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Пособие разработано на основе "Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах" (к СНиП 2.05.02-85), изданного Стройиздатом в 1989 г.

В Пособии рассмотрены вопросы инженерно-геологических изысканий и проектирования земляного полотна автомобильных дорог на участках распространения слабых грунтов. В новой редакции Пособия уточнены и дополнены некоторые расчетные схемы и расчетный аппарат, необходимые для оценки устойчивости и осадки слабых оснований насыпей, а также для проектирования отдельных конструктивно-технологических мероприятий. Изложены уточненные методики полевых и лабораторных испытаний различных разновидностей слабых грунтов. Все изменения и дополнения выполнены с учетом полученных в последние годы результатов научно-исследовательских работ в этой области, а также с учетом изменений в нормативно-технических документах дорожной отрасли.

Из переработанного Пособия в новую редакцию вошли материалы д-ра техн. наук В.Д.Казарновского, д-ра техн. наук И.Е.Евгеньева, канд. техн. наук А.Г.Полуновского, д-ра техн. наук Э.К.Кузахметовой, д-ра техн. наук В.Н.Яромко, материалы Омского филиала Союздорнии, Тюменского инженерно-строительного института, Московского автомобильно-дорожного института, а также опыт ведущих проектных организаций (Союздорпроекта, Гипротюменьнефтегаза, Ленгипротранса и др.) и строительных организаций (Тюменьдорстроя, Пермдорстроя и др.).

Настоящая редакция Пособия разработана д-ром техн. наук Э.К.Кузахметовой, д-ром техн. наук В.Д.Казарновским и инж. Ю.М.Львовичем при участии инж. Т.Н.Ибрагимовой.

При этом учтены и использованы материалы, представленные д-ром техн. наук А.М.Кулижниковым и д-ром техн. наук В.Н.Яромко.

Учтены также замечания официальных рецензентов: МАДИ ТУ, ГП "Росдорнии", ФГУП "Союздорпроект", ОАО "Центродорстрой" и замечания, присланные неофициальными рецензентами.

Общее научное редактирование выполнено д-ром техн. наук, проф. В.Д.Казарновским и д-ром техн. наук Э.К.Кузахметовой.

1. Общие положения

1.1. К слабым следует относить связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа). При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить: торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков (см. приложение 11 (Л)).

Основания насыпи, в которых в пределах активной зоны имеются слои слабых грунтов мощностью более 0,5 м, относят к слабым основаниям. Для предварительной оценки глубина активной зоны сжатия может быть принята равной полуширине насыпи понизу. В зависимости от состояния и свойств слабых грунтов слабые основания делятся на типы по устойчивости, которые рассмотрены в разделе 2.

1.2. В основу проектного решения на участке залегания слабых грунтов может быть положен один из двух принципов:

- удаление слабого грунта и замена его или применение эстакад;

- использование слабого грунта в качестве основания насыпи с применением мероприятий, обеспечивающих устойчивость основания и ускорение его осадки, а также прочность дорожной одежды, сооружаемой на таком земляном полотне.

1.3. Принцип и конкретное проектное решение по конструкции насыпи выбираются на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом:

- категории автомобильной дороги и типа дорожной одежды;

- требуемой высоты насыпи и качества имеющегося для ее отсыпки грунта;

- протяженности участка со слабыми грунтами;

- вида и особенностей свойств слабых грунтов, залегающих на участке, и особенностей строения слабой толщи (мощность, наличие переслаивания, уклона кровли подстилающих пород и т.д.);

- условий производства работ, в том числе сроков завершения строительства, климата района, времени года, в которое будут выполняться земляные работы, дальности возки грунта, возможностей строительной организации (обеспеченность транспортом, наличие специального оборудования и т.п.).

1.4. Использование слабого грунта во многих случаях существенно снижает стоимость и трудоемкость работ, повышает темпы строительства, поэтому отказ от его использования должен быть обоснован технико-экономическим анализом с учетом конкретных условий. Такой анализ осуществляется на основе прогнозов устойчивости, конечной величины и длительности осадки слабой толщи при возведении на ней насыпи.

1.5. Земляное полотно на участках слабых грунтов проектируют в виде насыпей. Требования к грунтам верхней части насыпи (рабочего слоя), а также необходимое минимальное возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем поверхностных и грунтовых вод определены действующими СНиП 2.05.02-85 применительно к III типу местности по характеру и условиям увлажнения.

Примечание. При назначении высоты насыпи, сооружаемой на торфяном основании, кроме обычных требований, связанных с водно-тепловым режимом и снегозаносимостью, необходимо учитывать требования п.1.9 настоящего Пособия.

Нижнюю часть насыпи, располагающуюся ниже уровня поверхности земли, следует устраивать из дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 1,0 м/сут. При этом толщина слоя из такого грунта должна быть на 0,3-0,5 м больше суммарной величины расчетной осадки основания и мощности удаляемого слоя (если применяется частичное или полное удаление). Требования к грунтам рабочего слоя и средней части насыпи принимаются по СНиП 2.03.02-85*. При этом предпочтение следует отдавать применению песчаных и крупнообломочных грунтов с содержанием глинисто-пылеватой фракции до 10%.

_______________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать СНиП 2.05.02-85. - Примечание изготовителя базы данных.

1.6. К земляному полотну, сооружаемому с использованием слабых грунтов в основании насыпи, кроме общих требований, изложенных в действующих нормативных документах, предъявляются дополнительные требования:

- должна быть исключена возможность выдавливания оставляемого слабого грунта из-под насыпи в процессе ее возведения и эксплуатации (обеспечена устойчивость основания);

- интенсивная часть осадки должна завершиться до сооружения покрытия (обеспечена стабильность, см. п.1.8);

- упругие колебания земляного полотна, возникающие при наличии торфяных грунтов в основании насыпи, не должны превышать величину, допускаемую для принятого типа покрытия.

1.7. На насыпях, в основании которых оставлены слабые грунты, капитальные покрытия можно устраивать после завершения не менее 90% расчетной осадки или при условии, что средняя интенсивность осадки за месяц, предшествующий устройству покрытия, не превышает 2 см/год. Для устройства облегченных покрытий требуется достижение не менее 80% конечной осадки или интенсивности осадки не более 5 см/год.

1.8. Для исключения недопустимых упругих колебаний толщина насыпей, сооружаемых на торфяных основаниях, должна быть не менее указанной в табл.3.2. Для насыпей на торфяном основании, толщина которых по статическому расчету менее значений, приведенных в табл.3.2, необходимо провести динамический расчет с целью проверки допустимости ускорений колебаний земляного полотна по условиям вибрационной прочности покрытия. Методика динамического расчета насыпей на торфяных грунтах изложена в приложении 1 (А).

В случаях, когда невозможно или нецелесообразно обеспечить требуемую толщину насыпи, допускается предусматривать насыпь меньшей толщины. При этом необходимо выполнить проверочный расчет дорожной одежды на динамическую устойчивость и при необходимости изменить (усилить) в соответствии с его результатами конструкцию дорожной одежды.

1.9. При расчете дорожной одежды по ОДН 218.046-01 величину расчетного эквивалентного модуля упругости на поверхности земляного полотна, сооруженного на слабом грунте, следует определять по формуле

 ,             (1)

где - модуль упругости слабого грунта в его расчетном состоянии под насыпью;

- толщина насыпи;

- мощность слабой толщи;

- расчетный диаметр отпечатка колеса;

- модуль упругости грунта насыпи.

1.10. На стадии разработки инженерного проекта конструкцию земляного полотна следует обосновывать поэтапно. На стадии обоснования инвестиций целесообразно рассматривать такие варианты конструкций, уточнение которых на стадии инженерного проекта и рабочей документации давали бы возможность снизить строительную стоимость без снижения уровня надежности.

На первом этапе выделяют участки, для которых дальнейшая проработка варианта с использованием слабого грунта в основании нецелесообразна, и участки, где этот вариант может быть целесообразным.

Применительно к первым участкам принимается окончательное решение (за исключением особо сложных случаев, где удаление слабых грунтов связано с применением специальных методов).

Для участков, где использование слабых грунтов представляется целесообразным, на первом этапе принимают предварительное решение, которое затем подлежит уточнению при разработке рабочей документации. В особо сложных случаях могут быть предусмотрены специальные обследования и опытные работы для окончательного обоснования.

1.11. Для обоснования выбора конструкции земляного полотна проект должен содержать:

- материалы подробного инженерно-геологического обследования грунтовой толщи на участках залегания слабых грунтов, включая данные по мощности отдельных слоев и расположению их в плане и по глубине, а также данные по расчетным значениям физико-механических характеристик грунтов этих слоев, положению уровня грунтовых вод и т.п.;

- исходные данные по проектируемой насыпи (высота и другие геометрические параметры, а также свойства грунтов, укладываемых в насыпь), расчетные условия движения и данные по особенностям условий эксплуатации;

- результаты инженерных расчетов, обосновывающие принятую конструкцию;

- указания по порядку сооружения запроектированной конструкции.

1.12. Объем, состав и методы получения данных, необходимых для обоснования конструкции земляного полотна, так же как и методы расчетов, зависят от стадии проектирования. Рекомендации по инженерно-геологическому обследованию участков, на которых залегают слабые грунты, а также по расчету и конструированию земляного полотна на этих участках изложены в разделах 2-4 настоящего Пособия.

Земляное полотно на участке залегания слабых грунтов в общем случае проектируют в следующем порядке:

- на основе результатов инженерно-геологических обследований намечают расчетные участки и устанавливают расчетные параметры слабой толщи и характеристик слагающих ее грунтов;

- устанавливают минимально допустимую высоту насыпи на данном участке, руководствуясь условиями водно-теплового режима, снегозаносимости и исключения упругих колебаний (см. п.1.9);

- с учетом минимально допустимой высоты наносят красную линию, устанавливают расчетную высоту насыпи на различных поперечниках и намечают расчетные поперечники;

- определяют расчетом величину осадки на расчетных поперечниках;

- проверяют устойчивость основания на расчетных поперечниках;

- прогнозируют длительность завершения осадки;

- намечают варианты конструктивно-технологических решений, обеспечивающих в случае необходимости повышение устойчивости, ускорение осадки или снижение ее величины;

- выполняют расчеты по этим вариантам и выбирают оптимальный;

- дают рекомендации по наиболее рациональной технологии, механизации и организации работ;

- выполняют наблюдения в процессе строительства и (в случае необходимости) вносят коррективы в расчеты по фактическим данным с целью уточнения объемов земляных работ, режима возведения насыпи, сроков устройства дорожной одежды и т.д.

1.13. В целях оптимизации проектных решений и процесса инженерно-геологических изысканий последние необходимо стремиться организовать в тесной увязке с проектированием как единый комплексный процесс.

Состав работ при индивидуальном проектировании

1.14. В соответствии со СНиП 2.05.02-85 при проектировании земляного полотна на участках залегания слабых грунтов могут применяться индивидуальные решения, а также индивидуальная привязка типовых решений при соответствующих обоснованиях.

Индивидуальное проектирование земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах предусматривает:

1) назначение геометрических параметров насыпи с учетом обеспечения ее устойчивости и исключения недопустимых вертикальных деформаций по величине и интенсивности в случае полного или частичного сохранения слабых грунтов в основании;

2) назначение дополнительных мероприятий для обеспечения этих условий и принятие соответствующих технологических регламентов.

1.15. Для принятия решений по конструкции насыпи на слабом основании необходимо проведение инженерных изысканий по специальной программе, в процессе которого осуществляются:

- геотехническая оценка свойств грунтов слабой толщи;

- определение типа слабого основания по устойчивости;

- выделение расчетных поперечников по всему участку на слабом основании;

- уточнение выделенных в полевых условиях границ различных слоев слабой толщи по результатам лабораторного определения их (грунтов) состава и состояния;

- предварительное обоснование необходимости удаления или сохранения слабых грунтов в основании насыпи;

- прогноз осадки насыпи (конечной и во времени);

- выполнение расчета динамической устойчивости насыпи на торфяном основании;

- назначение дополнительных мероприятий для обеспечения устойчивости насыпи и ускорения ее осадки.

Обоснование проектных решений

1.16. Индивидуальное проектирование насыпей автомобильных дорог должно производиться на основании анализа данных инженерных изысканий, выполняемых по специальной программе. Одним из основных этапов инженерных изысканий являются инженерно-геологические изыскания, в результате которых должна была получена информация, необходимая для обоснования положения трассы, назначения конструкции земляного полотна, дополнительных мероприятий для обеспечения устойчивости насыпи и исключения недопустимой по величине и интенсивности осадки и для разработки технологических регламентов. При обосновании проектного решения и технологических регламентов необходимо учитывать реальные условия строительства (требуемые сроки и время года строительства, возможности обеспечения соответствующей техникой, опыт проведения тех или иных работ строительной организацией и др.).